View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

28 Kapitel 2: Grundlagen und Methoden
Energie der AE vom jeweiligen Element abhängt, wird durch diese ein Materialkontrast
erzeugt. Selbes gilt auch für die BSE, da der Streuquerschnitt mit der Ordnungszahl der
Elemente steigt. Schwere Elemente erzeugen somit mehr AE und BSE, wodurch sie im Bild
heller erscheinen als leichte Elemente. Die CX wird i.A. nicht zur Bildgebung verwendet,
sondern als Spektrum aufgezeichnet. Sie erlaubt die genaue Bestimmung der Elementzusammensetzung
im Anregungsvolumen.
Die Anordnung der Detektoren spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Bendet sich der Detektor
im Objektiv der Elektronenkanone (sog. Inlense detector) kann er sehr nah an die
Oberäche gebracht werden, wodurch sich der Bereich, aus dem Elektronen detektiert werden,
verringert und die Auösung verbessert wird. Insbesondere bei der Abbildung der
Topographie mit SE kann der Kontrast durch Neigung der Probe verbessert werden. Elektronen,
die aus der dem Detektor zugewandte Seite einer Erhebung stammen, können den
Detektor leichter erreichen als Elektronen von der abgewandten Seite. Im Bild wird dadurch
der Eekt einer Beleuchtung der Probe mit Schattenwurf suggeriert.
Rasterkraftmikroskopie
Rasterkraftmikroskopie (engl. Atomic Force Microscopy, AFM) bezeichnet ein Verfahren
zur Abbildung von Oberächen. Es wurde 1986 auf Grundlage des Rastertunnelmikroskops
entwickelt [101] und basiert auf der mechanischen Abtastung der zu untersuchenden Ober-
äche. Für eine ausführliche Einführung wird auf die Arbeit von Bonnell et al. verwiesen
[102].
Bei der AFM wird eine Spitze an einem Federarm (engl. cantilever) über die Probenober-
äche gerastert. Die Position der Spitze relativ zur Probe wird dabei über Piezoelemente
gesteuert. Durch wechselwirkende Kräfte zwischen Spitze und Probenoberäche wird die
Spitze entsprechend der Oberächenkorrugationen ausgelenkt. Diese Auslenkung lässt sich
optisch durch die Reektion eines LASER-Strahls vom Federarm detektieren. Es werden
zwei Modi zur Untersuchung von Proben unterschieden, der Kontakt-Modus (engl. Contact
Mode, CM) und der intermittierende Modus (engl. Tapping Mode, TM). Im CM wird die
Spitze bei konstanter Kraft über die Oberäche gefahren und die Auslenkung gemessen.
Alternativ ist es möglich die Auslenkung konstant zu halten und die dazu notwendige Kraft
zu messen. Da im CM die Gefahr besteht, die Probe oder die Spitze zu beschädigen, wird
häug im TM gearbeitet. Dabei bendet sich die Spitze in gröÿerem Abstand (1 100 nm)
zur Oberäche. Ausleger und Spitze werden in Schwingung versetzt. Die Wechselwirkung
der Spitze mit der Oberäche führt zu einer Änderung der Resonanzfrequenz und der Phase
sowie zu einer Dämpfung der Schwingung. Diese Änderungen werden im TM zur Bildgebung
verwendet. Der TM ist materialunabhängig, was häug von Vorteil für die Messungen
ist.
Der groÿe Vorteil der AFM liegt in der vertikalen Auösung. Durch die präzise Steuerung
mit Piezoelementen und Messung der Auslenkung können bei idealen Bedingungen Höhenunterschiede
im sub nm Bereich gemessen werden. Jedoch ist die laterale Auösung durch
den Spitzendurchmesser und die Spitzenlänge limitiert. Insbesondere bei kleinen Strukturen
mit hohem Aspektverhältnis kann der Boden einer Vertiefung von der Sonde nicht
erreicht werden.